BÀI GIẢNG TRÙNG HỢP CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÙNG HỢP

HÓA HỌC POLYMER


NỘI DUNG MÔN HỌC
Chương 1: Những khái niệm cơ bản về polymer

Chương 2: Phản ứng trùng hợp polymer
Chương 3: Phản ứng đồng trùng hợp
Chương 4: Phản ứng trùng ngưng (trùng hợp bậc)
Chương 5: Phản ứng chuyển hóa hóa học polymer
Chương 6: Dung dịch polymer và tính chất cơ lý của polymer


Chương 2

Phản ứng trùng hợp
polymer
(addition polymerization)


Chapter
2

2.1

Khái niệm

2.2

Trùng hợp gốc

2.3

Trùng hợp ion

2.4

Các phương pháp
trùng hợp polymer


2.1

Khái niệm

Trùng hợp (addition polymerization) là phản ứng kết
hợp các monomer để tạo thành polymer
Thành phần hóa học mắt xích cơ sở không khác
thành phần monomer
Ký hiệu:

nA → -(A)n-

Điều kiện: monomer phải có liên kết đôi, hoặc liên
kết 3, hoặc vòng




ĐẶC ĐIỂM
Sự hình thành các trung tâm hoạt động từ monomer

nhờ vào năng lượng bên ngoài hoặc chất khơi mào
Làm giảm độ chức (độ không no) của hỗn hợp phản
ứng
Không có sản phẩm phụ và sp trung gian không bền
Là phản ứng cộng
Các phân tử polymer hình thành rất sớm với vận tốc
lớn, hỗn hợp sản phẩm chứa các phân tử lớn và
monomer chưa phản ứng



Cơ chế

Giai đoạn
khơi mào

Giai đoạn phát
triển mạch

Giai đoạn
ngắt mạch


I. Giai đoạn khơi mào
Tạo(initiation)
ra trung tâm hoạt động: A →A*
II. Giai đoạn phát triển mạch (propagation)
Các trung tâm hoạt động phản ứng với monomer
và sinh ra trung tâm hoạt động mới:
A* + A → A-A*

A-A* + A → A-A-A*
A-(An-1)-A* + A → A-(An)-A*
III. Giai đoạn ngắt mạch (termination)
Trung tâm hoạt động bị dập tắt:
R-A* → R-A


Phân loại
 Trùng hợp gốc
Chất khơi mào (initiator) là gốc tự do
I

+

H
C
H

H
C
R

I+

H H
C C
H R

H
I C

H

H
C
R

I

H H
C C
H R


 Trùng hợp ion hoặc phân cực
Trung tâm hoạt động là ion hoặc tích điện
XY + CH2 = CH-R → XCH2 – CHRY

 Trùng hợp anion
Trung tâm hoạt động mang điện tích âm

X

H

H

C

- Y+
C

H

R
13


1.2
Trùng hợp cation

Trung tâm hoạt động mang điện tích dương

H

H

C XH
R
 Trùng hợp phân cực
Y

C

+

Trung tâm hoạt động mang điện tích δ+ hoặc δ-

H

X

C
H

H
δ- Y δ+

C
R

Y

H

H

C

Cδ+ X δR

H


2.2

Trùng hợp gốc
.




Polymer được hình thành từ các monomer chứa các liên kết đôi
Các gốc tự do có xu hướng kết hợp với các monomer tạo thành
gốc tự do bền mới

Hiệu ứng cộng hưởng tạo gốc tự do bền:
H

H

H

CH2 C

CH2 C

CH2 C

H
CH2 C•

H
CH2 C•

•

•
•
CH2 CH

•

CH CH2

•

CH2 CH

CH CH2


Các giai đoạn trùng hợp gốc
Giai đoạn khơi mào

 Các gốc tự do của monomer sinh ra do sự
tác kích của các gốc tự do của chất khơi
mào hoặc các tác nhân vật lý bên ngoài


Khơi mào hoá học:
• Hợp chất chứa nitơ:

2,2’-azo-bis isobutyronitrile (AIBN)

• Hợp chất chứa peroxide:
•

2

2

• +

2CO2


Khơi mào bằng ánh sáng UV:
M
M*

hν

M*
R• + R’•

hν CH =CH• + •Ph
Vd: CH2=CH-Ph →
2

Khơi mào bằng các tia bức xạ: α, β, γ, X,…
Khơi mào dùng nhiệt độ



Giai đoạn phát triển mạch
 Gốc tự do sẽ tấn công các monomer để tăng độ
dài mạch và tạo ra gốc tự do cao phân tử mới


 Tốc độ của phản ứng sẽ giảm dần theo thời

gian do trọng lượng phân tử polymer tăng


Giai đoạn ngắt mạch
Ngắt mạch tái hợp gốc (nhị phân tử): do sự tái
hợp của gốc tự do
Tái hợp gốc tự do của hai polymer
Tái hợp gốc tự do của polymer và gốc tự do của
tác nhân khơi mào
Ngắt mạch đơn phân tử:
Độ nhớt của polymer tăng làm giảm khả năng phản
ứng và cuối cùng ngắt mạch hoàn toàn




Phản ứng truyền mạch
Là phản ứng làm ngừng sự phát triển của mạch polymer
nhưng không làm giảm trung tâm hoạt động trong hệ
Có 4 loại phản ứng truyền mạch chính:
-Truyền mạch qua chất khơi mào
-Truyền mạch sang monomer
-Truyền mạch sang polymer
-Truyền mạch sang dung môi
Ứng dụng: chất ức chế cho phản ứng hoặc chất làm chậm
phản ứng